探究5G移动网络新技术及核心网架构

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　　【摘 要】这个时代，被称之为信息时代，随着网络的兴起、科技的发展、手机电脑等终端的普及，信息的流通变的简单、准确、快捷。而5G网络不仅仅代表着人类科技的高度进步，还以传输速度快、信息容量大的优点完胜现有的3G、4G网络，可以预见，在未来的世界中，5G网络一定是社会的主流，在本研究中，我们将探究5G网络及其核心網的架构。
　　【关键词】5G；核心网架构；探究
　　引用
　　随着3G、4G网络的普及，人们渐渐的体会到了网络通信的便利，由此5G网络通信技术的开发业被提上日程，5G网络能给人带来更多的便利，其概念的产生不仅仅只是一个空话，而是被业界所认可的、新的无线通信概念，对于现代的人们来说已经不再仅仅满足于更加快速的通信，而是追求智能的网络通信。人们坚信这种网络技术可以实现真的“无线的世界”，即人们无论在何种的环境下都能够体验近乎静止的通信，如果实现了这个目标，无论是对于人类的通信或其他领域都将是质的飞越。
　　一、5G核心网架构的概念、设计及核心网的服务化架构
　　1.1 5G核心网架构的概念
　　5G核心网全称是第五代通信系统。我国是在2012年的时候提出的。目前，5G核心网的概念已经得到了业界的一致认可。在杭州结束的国际移动通信标准组织3GPP专业会议上，3GPP正式确认5G核心网架构采用中国移动牵头并联合26家公司提出的SBA架构（Service-based architecture基于服务的网络架构）作为统一基础架构。SBA采用“服务”来设计移动通的网元及主要功能，以“服务调用”取代传统的信令交流。这种设计有助于网络快速升级、提升资源利用率、加速新能力引入、便于网内和网外的能力开放，使得5G系统从架构上全面云化，利用快速扩缩容。
　　1.2 5G核心网架构的设计
　　5G系统架构标准项目的名称为R15“5G System Architecture”，简称5GS，是整个5G设计的第一个技术标准，也是事关5G全系统设计的基础性标准。5G整体系统的设计包括顶层设计、无线网设计、核心网设计等方面，5G系统架构标准项目主要是进行顶层设计和核心网设计，而架构和核心网的设计对5G网络管理运营至关重要，对运营商及整个产业链来说也有着非常重要的意义。同时，项目将对5G系统架构、功能、接口关系、流程、漫游、与现有网络共存关系等进行标准化，也是从系统设计和端到端角度对5G进行定义和规范，基本确定了5G网络的面貌、组网形态。5G网络架构需要遵守三大设计原则，首先是从刚性到软性，就是从固定网络（网元、固定连接、固定部署）到动态网络（动态部署、配置、灵活连接），网络资源虚拟化、网络功能的解耦和服务化，是移动网络IP化、互联网化，就是实现与IT网络互通融合，引入互联网技术，优化网络设计，最后是集中化智能和分布化处理，集中化智能-功能集中优化，为垂直行业提供个性化增值服务，并分布化处理-移动网络功能靠近用户，提高网络吞吐量，降低时延。以SDN/NFV技术实现网络云化，加上微服务设计，这意味着5G网络真正走向开放化、服务化、软件化方向，有利于实现5G与垂直行业融合发展。某知名行业自媒体评论，5G网络以NFV/SDN这个“形”作为平台基础，加上服务化的“神”实现5G能力，将真正“形神兼备”。
　　1.3 5G核心网的服务化架构
　　5G核心网的服务化架构是5G时代在网络架构方面的一个重大变革，具备灵活可编排、解耦、开放等传统网络架构所无法比拟的优点，是5G时代迅速满足垂直行业需求的一个重要手段。基于服务的网络架构借鉴IT领域的“微服务”设计理念，将网络功能定义为多个相对独立可被灵活调用的服务模块。基于此，运营商可以按照业务需求进行灵活定制组网，使得5G网络真正面向云化（CloudNative）设计，具备多方面优点，如便于网络快速升级、提升网络资源利用率、加速网络新能力引入，以及在授权的情况下开放给第三方等。
　　二、5G网络架构所遇到的问题
　　在通往5G网络的关键道路上并不是一帆风顺的，其中还有许多的问题等待着我们的解决。首当其冲的便是终端问题，虽然现在的手机、电脑等的发展非常好，技术异常发达，但如果应用5G网络进行数据、资料的传输，手机及电脑的芯片的处理速度非常可能跟不上数据的传输量，因此终端问题的解决势在必行；如果要实现正真的5G时代，基站的改变不可避免，因为要满足人们随时随地都可以进行通信的目标，基站的设计必须是小型化、功能强大多样化的，小型化的基站可以保证安装在任何场景，并能与周围的环境融为一体，像变色龙一样，这样设计可以在不影响环境美观的情况下为用户提供方便，满足了人们的需求，但在现阶段由于现在使用的是EPC网络，而EPC网络使用的是固定网元P-GW作为分层结构，不能够满足5G网络的传输需求，这会很大的影响5G网络的传输速度，因此这项技术也需要改进；上面我们已经说到了关于5G终端、5G传输过程中出现的问题，接下来就是我们在5G的控制方面所遇到的难题，集中或者分布的网络构架一直是研究者互相争论的焦点，两方的观点也是各有各的道理，从互联网发展的历史来看，首先是C/S分布，之后是P2P应用，最后是现在的云计算中心，这些不同时代的或集中式或分布式的构架各有各的优点，也各自有各自的局限性，以我们古代的国家为例，实行的是中央集权制度，却也出现了大唐盛世，而在西方，实行的是分布式管理，经济的发展也是良好的。由此可见，两种管理制度的选择非常困难，而我们则是要做出这道艰难的选择题。
　　三、解决5G网络架构问题的建议
　　提到了一些实现5G网络所出现的问题，在这里我们将提出解决这些问题的建议，首先在终端的芯片的处理功能不足的情况下，我们可以使用纳米技术制作芯片，因为纳米非常的微小，将其用在制作芯片上，即使芯片非常的小纳米技术也会有非常大的操作空间，它将会赋予芯片超高的精度、复杂程度及完善的功能，所以纳米技术绝对是制作芯片的不二选择；其次在5G的传输过程中，我们可以引入扁平化的IP架构，扁平化的IP构架是以业务量为依据，打破行政区域，实现跨省汇聚，减少汇聚节点，减少汇聚层次；在核心节点、汇接节点和边缘节点重叠的节点，内部简化为一个层次；根据业务量，任何边缘节点可以直接连接核心节点，汇聚节点跨省直联，实现全网的IP化。这种架构的转变会减少数据通道中的网元数量，进而将信息的传输的损耗降到最低，非常的有利于5G网络架构的建设；而对于集中或分布的网络构架选择而言，本文更加倾向于选择集中式的网络构架，因为现在云计算技术的发展使得计算机的运算变得更加的精准迅速，集中式的网络构架更加有利于数据的处理，相当于统一的思想接管分布式的“小构架”，这与我们的人体结构十分相像，相信这种构架的选择一定会为未来的5G网络通信的发展铺平道路，会对数据的迅速处理、收集、分类有十分大的帮助。
　　结束语
　　总而言之，对5G移动通信网络新技术和核心网架构的研究分析，就能有助于促进实际技术的研发。随着人们对移动通信网络的应用要求不断提高下，5G移动通信网络将会成为未来技术应用的趋势，从而大大提高人们的通信效率，在数据的处理上能实现高效化目标。希冀能借助此次理论研究，有助于促进5G移动网络的进一步发展。
　　参考文献：
　　[1]刁玉邦.基于光纤传送网的5G移动通信前传关键技术 2017.4
　　[2]孙斌.5G移动通信技术及发展探究 2017.2
　　[3]崔中海.5G移动通信技术及发展趋势的探究2016.7
　　（作者身份证号码：341222198402198473）
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